Die Erschöpfung des Grundwassers beschleunigt sich im kalifornischen Central Valley, so eine Studie

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass sich das Tempo der Grundwasserverknappung im kalifornischen Central Valley während der Dürre dramatisch beschleunigt hat, da schweres landwirtschaftliches Pumpen den Grundwasserspiegel auf neue Tiefststände gesenkt hat und nun droht, die unterirdischen Wasserreserven zu zerstören.

Die Forschung zeigt, dass sich der chronische Rückgang des Grundwasserspiegels, der das Central Valley seit Jahrzehnten plagt, in den letzten Jahren erheblich verschlimmert hat, wobei seit 2019 ein besonders schneller Rückgang zu verzeichnen ist.

„Wir haben eine echte Krise“, sagte Jay Famiglietti, Hydrologieprofessor und Geschäftsführer des Global Institute for Water Security der University of Saskatchewan. „Kaliforniens Grundwasser und das Grundwasser im Südwesten der USA verschwinden viel schneller, als die meisten Menschen glauben.“

Famiglietti und andere Wissenschaftler fanden in ihrer Studie heraus, die diesen Monat in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Naturkommunikationdass seit 2019 die Rate der Grundwasserverarmung um 31 % höher war als während der letzten beiden Dürren.

Sie fanden auch heraus, dass sich die Grundwasserverluste im Central Valley seit 2003 auf etwa 36 Millionen Acre-Fuß belaufen haben, oder etwa das 1,3-fache der vollen Wasserspeicherkapazität des Lake Mead in der Nähe von Las Vegas, dem größten Stausee des Landes.

„Der Weg, auf dem wir uns gerade befinden, ist einer des 100-prozentigen Verschwindens“, sagte Famiglietti. „Das ist das Wasser für die kommenden Generationen. Und es verschwindet.“

Der historische kalifornische Sustainable Groundwater Management Act wurde 2014 mit der Absicht verabschiedet, das Überpumpen einzudämmen und den Grundwasserspiegel zu stabilisieren. Aber das als SGMA bekannte Gesetz gibt vielen lokalen Behörden bis 2040 Zeit, um Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.

Famiglietti sagte, die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Zeitrahmen viel zu lang sein könnte, was auf die Notwendigkeit hinweist, die Umsetzung der gesetzlichen Vorschriften zu beschleunigen. Das aktuelle Tempo der Grundwasserverluste ist jetzt fast fünfmal schneller als der langjährige Durchschnitt seit den 1960er Jahren.

„Wir sehen eine scheinbare Eile, so viel Grundwasser wie möglich zu pumpen, bevor neue Beschränkungen greifen“, sagte Famiglietti. „Meine Befürchtung ist, dass es zu spät sein wird, wenn SGMA vollständig implementiert ist. Es wird nichts mehr zu verwalten geben.“

Der Ansturm auf das Grundwasser erfolgt inmitten der trockensten Dreijahresperiode, die jemals in Kalifornien verzeichnet wurde, sowie einer größeren Megadürre, die durch die globale Erwärmung verschlimmert wurde und den amerikanischen Südwesten seit 23 Jahren bedeckt.

Während der Dürre, wenn weniger Wasser aus Flüssen und Kanälen zur Verfügung steht, hängt die Landwirtschaft im Central Valley normalerweise für zwei Drittel oder mehr ihrer Wasserversorgung vom Grundwasser ab.

Die Forschung umfasste die Analyse von Daten aus fast zwei Jahrzehnten von zwei NASA-Satellitenmissionen, von denen die neueste den Namen GRACE Follow-On trägt. Das Satellitenpaar, das 2018 in den Orbit gestartet wurde, verfolgt Änderungen im Schwerefeld der Erde, um Verschiebungen der Gesamtwassermengen über und unter der Erde zu messen.

Die Wissenschaftler untersuchten weitere Daten zu Bodenfeuchte, Oberflächenwasser und Schneedecke, um Grundwasserverluste abzuschätzen, und verglichen ihre Ergebnisse mit Schätzungen aus einem Computermodell, das vom US Geological Survey entwickelt wurde. Sie verglichen die aktuelle Dürre von September 2019 bis Dezember 2021 mit früheren weitgehend trockenen Perioden von 2006-2011 und 2011-2017.

Daten für die letzten zwei Jahrzehnte zeigen aufeinanderfolgende Abnahmen der durchschnittlichen Wasserstände in einem treppenstufenartigen Muster, mit kurzen Regenperioden, die den Rückgang nur vorübergehend verlangsamten.

„Der Wasserstress in Kalifornien wird immer höher“, sagte Pang-Wei Liu, NASA-Wissenschaftler und Hauptautor der Studie. „Die Grundwasserverarmungsrate wird immer schneller, besonders in diesen fünf, zehn Jahren.“

Das Central Valley ist eine der wichtigsten landwirtschaftlichen Regionen der Welt und produziert Mandeln, Pistazien, Trauben, Walnüsse, Mandarinen, Reis und andere Feldfrüchte sowie Rinder- und Milchprodukte.

Das sich beschleunigende Tempo des Grundwasserrückgangs fiel mit Verschiebungen bei den Ernten zusammen. Die abgeerntete Anbaufläche von Mandelplantagen des Staates ist nach Angaben des Bundes von 760.000 Acres im Jahr 2011 auf 1,3 Millionen Acres im Jahr 2021 gewachsen. Die Landwirte haben auch mehr Pistazienplantagen gepflanzt.

Famiglietti sagte, er denke, dass die jüngste Beschleunigung des Rückgangs des Wasserspiegels wahrscheinlich zumindest teilweise von Landwirten verursacht wird, die lukrative Obstplantagen anbauen und tiefere Brunnen bohren, „bevor der Hammer fällt“, mit Einschränkungen nach dem Grundwassergesetz. Seit der Verabschiedung des SGMA wurden im Tal tausende neue landwirtschaftliche Brunnen gebohrt.

Der Vorstoß, mehr Bewässerungsbrunnen zu bohren und sich stärker auf das Grundwasser zu verlassen, hat Probleme für flachere Haushaltsbrunnen verursacht. In diesem Jahr wurden dem Staat mehr als 1.400 Trockenbrunnen gemeldet, die höchste Zahl, seit Beamte 2013 damit begannen, Berichte über Trockenbrunnen zu verfolgen.

Die Forschung zeigt, dass es von entscheidender Bedeutung ist, dass Kalifornien die Umsetzung des Gesetzes vorantreibt, das lokale Behörden verpflichtet, Grundwasserpläne zu entwickeln und Fortschritte bei der Erreichung ihrer Ziele zu erzielen, sagte Felicia Marcus, eine Forscherin an der Stanford University, die zuvor das State Water Resources Control Board leitete. Sie sagte, die Studie sei eine „helle Erinnerung daran, dass wir handeln müssen und dass wir einen Rahmen haben müssen, der es den Menschen ermöglicht, zu handeln.“

Die Eindämmung der Überbeanspruchung sei entscheidend, sagte sie, da der Klimawandel häufigere und intensivere Trockenperioden mit sich bringe.

„Mit SGMA haben wir Hoffnung auf eine Zukunft, in der die Kinder und Enkel der Menschen im Central Valley Landwirtschaft betreiben und leben können“, sagte Marcus. „Der Rahmen und die Regulierung werden von entscheidender Bedeutung sein.“

In der Zwischenzeit leiden die Menschen in den ländlichen Gemeinden des Central Valley weiterhin unter den Folgen, da immer mehr Brunnen sprudeln und austrocknen. Viele Bewohner, die mit trockenen Wasserhähnen leben, haben sich auf abgefülltes Wasser, Haushaltstanks und per LKW geliefertes Wasser verlassen, während sie auf Lösungen warten.

Durch die Entwässerung des Aquifers sinken Teile des Talbodens ab. Wenn sinkende Wasserspiegel unterirdische Räume in Kies-, Sand- und Tonschichten hinterlassen, bricht der Boden ein und verringert nachhaltig die Wasserspeicherkapazität des Aquifers. In Teilen des Tals ist das Land jedes Jahr um etwa 1 Fuß gesunken, ein Problem, das Kanäle und Brunnen beschädigt hat.

Die Forscher fanden heraus, dass die Grundwasserverluste die Verringerung von Oberflächenwasser, Schnee und Bodenfeuchte bei weitem übersteigen.

„Kalifornien hat Wasser verloren und Grundwasser ist der Grund“, sagte Famiglietti. „Es ist wirklich die Tragödie der Gemeingüter.“

Die Wissenschaftler analysierten Trends in drei Gebieten des Central Valley – den Sacramento-, San Joaquin- und Tulare-Becken – und stellten fest, dass das nördliche Sacramento-Becken, das zuvor besser abgeschnitten hat als die südlichen Gebiete, ebenfalls einer Grundwasserverknappung ausgesetzt ist.

„Die überwiegende Mehrheit des kalifornischen Wassers ist Grundwasser. Die Tatsache, dass es fast fünfmal schneller verschwindet als in der Vergangenheit, ist das Äquivalent zu uneingeschränkten Abhebungen von einem Bankkonto“, sagte Famiglietti.

Dieses Wassersparkonto, sagte er, sei lebenswichtig, um Dürren zu überstehen, und eine entscheidende Ressource für die Zukunft Kaliforniens. Er sagte, dass eine Verlangsamung des Tempos der Entnahmen unerlässlich sei, um das Grundwasser für zukünftige Generationen zu erhalten.

Famiglietti, der leitende Forscher der Studie, war früher leitender Wasserwissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory der NASA. In früheren Forschungen haben er und andere Wissenschaftler NASA-Satellitenmessungen verwendet, um zu beurteilen, wie schnell Grundwasser in Kalifornien und im gesamten Colorado River Basin entnommen wird. Er hat den Grundwasserabbau in Nahrungsmittelanbaugebieten auf der ganzen Welt untersucht, von Südasien über den Nahen Osten bis hin zum Ogallala-Aquifer unterhalb der Great Plains.

Im Januar wird er eine neue Stelle als Professor an der Arizona State University antreten.

In vielen Teilen der USA und anderer Länder wird das Grundwasser nach wie vor schlecht oder gar nicht bewirtschaftet. Da Brunnen weiterhin Wasserspiegel absenken, bleibt der Rückgang des Wasserspiegels weitgehend unbemerkt und wird unterschätzt. Mithilfe von Satellitenmessungen zur Verfolgung des Grundwassers haben Famiglietti und andere Forscher weit verbreitete und sich verschlimmernde Probleme der Erschöpfung in vielen der wichtigsten Lebensmittel produzierenden Regionen der Welt festgestellt.

Famiglietti sagte, ein leitendes Ziel der Forschung sei es, „das Unsichtbare sichtbar zu machen“.

Die Daten zeigen ein düsteres Bild, sagte er, in Kalifornien und im gesamten Südwesten.

„Das Tempo und das Ausmaß seines Verschwindens übersteigen bei weitem das, was durch jedes Managementsystem ersetzt werden kann“, sagte Famiglietti. „Wenn dieses Grundwasser verschwindet, verschwindet auch die Lebensmittelproduktion. Das bedeutet weniger Produkte, Lebensmittelknappheit, höhere Lebensmittelpreise.“

Famiglietti sagte, dass viel mehr Menschen auch Gefahr laufen, den Zugang zu Trinkwasser zu verlieren, da sinkende Wasserstände immer mehr Brunnen austrocknen lassen.

Das kalifornische Grundwassergesetz verspricht, der landwirtschaftlichen Wassernutzung im Central Valley schließlich Beschränkungen aufzuerlegen, wenn lokale Behörden ihre Grundwasser-Nachhaltigkeitspläne umsetzen. Vorerst muss das Pumpen in den meisten Gebieten noch unter Beschränkungen fallen.

Nach dem Gesetz ist nachhaltige Grundwasserbewirtschaftung definiert als die Bewirtschaftung der Wasserversorgung in einer Weise, die aufrechterhalten werden kann, ohne „unerwünschte Folgen zu verursachen“, wie z. B. einen chronischen Rückgang des Grundwasserspiegels. Forscher haben gesagt, dass es zur Behebung des Grundwasserdefizits erforderlich sein könnte, große Teile des Ackerlandes aus der Produktion zu nehmen.

Famiglietti sagte, er denke, Kalifornien habe jetzt eine historische Gelegenheit, das Grundwasser im Central Valley zu verwalten und zu erhalten, bevor es weg ist.

„Es verschwindet schnell“, sagte er. „Dies könnte unser letzter Versuch in Kalifornien sein, es richtig hinzubekommen. Und deshalb müssen wir sicherstellen, dass es funktioniert.“

2022 Los Angeles Times.

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